Исуа: Архейский зеленокаменный пояс юго-западной Гренландии.

Введение

Археийский пояс зелёных камней в юго-западной Гренландии.

Обзор

Пояс зеленых камней Исуа, также известный как надкорыстный пояс Исуа, поскольку он состоит преимущественно из надкорыстных пород, расположен в юго-западной Гренландии, в терране Исукасия, вблизи столичного региона Нуук. Он формирует крупнейший надкорыстный инклюз в комплексе гнейсов Ицак, который преимущественно сложен 3850–3600-миллионнолетними (млн лет) фельзическими ортогнейсами. Пояс зеленых камней состоит из двух основных последовательностей метаморфизированных мафических вулканических и осадочных пород, разделенных на основе датирования уран-свинцовым методом по цирконам. Эти последовательности – «южный терран» возрастом около 3800 млн лет и «северный терран» возрастом около 3700 млн лет. Исследования включали структурный анализ, геотермобарометрию и метаморфическое моделирование с использованием фазовых диаграмм для определения метаморфических условий, а также широкий спектр стабильных, радиогенных и короткоживущих изотопных систем.

Литологии

Пояс зеленых камней Исуа состоит из множества различных литологий. Наиболее распространёнными типами пород являются мафические метавулканические породы с широким диапазоном составов, от пород, подобных бонинитам, до толеитов и пикритов. Хотя бонинитные амфиболиты в Исуа часто интерпретируются как свидетельство действия тектоники плит, это не являются истинными бонинитами.

Мафические вулканические последовательности содержат обилие мета-ультрамафических пород, включая амфиболиты, серпентиниты, карбонатизированные перидотиты и перидотиты. Большинство из них общепризнанно имеют интрузивное происхождение, представляя собой ультрамафические кумуляты, и используются как доказательство в поддержку функционирования тектоники плит в процессе формирования пояса зеленых камней Исуа. Однако эта интерпретация оспаривается, и некоторые исследования предполагают, что все перидотиты в Исуа являются кумулятами, представляющими собой магматические камеры и каналы на небольшой глубине, связанные с вулканическими последовательностями. Метаседиментарные породы включают полосчатое железное образование и детритный кварцит, вероятно, представляющие собой метаморфизованную силицикластическую осадочную породу. Хотя они не являются частью самого надкрышечного пояса, пояс вмещается в и в некоторых местах пронизан тоналит-тронджемитовыми гранодиоритами (TTG) ортогнейсами. [[Файл:Timeline pic. jpg|500x400px|thumb|right|Схема возраста различных типов пород, образовавшихся в процессе эволюции пояса зеленых камней Исуа. Обратите внимание, что ось y не имеет масштаба, а вертикальное расположение различных литологий не имеет значения.] и непластиковых или неуниформистских моделей, в которых пояс Исуа образовался в тектоническом режиме, отличающемся от современного режима Земли, образовавшись в зоне субдукции. Непластиковые тектонические модели обычно предполагают происхождение пояса от тепловой трубы или мантийного плюма. Другие возражения связаны с составом даек, которые отличаются от состава современных офиолитов. Несмотря на разногласия относительно наличия комплекса щелевидных даек в Исуа, были предложены альтернативные доказательства в поддержку офиолитового происхождения пояса. Они в основном основаны на геохимии вулканических пород в поясе: толеитовые амфиболиты интерпретируются как метаморфизованные толеиты островных дуг, а породы, подобные бонинитам, – как метаморфизованные бониниты, а также на присутствие минералов, предположительно, сформировавшихся при высоком давлении. Быстрое извержение вулканических пород и соответствующее удаление расплава из мантии приводит к опусканию литосферы и захоронению мафических пород. Захороненные мафические породы в конечном итоге нагреваются и плавятся, образуя ТТГ, связанные с поясом зеленых камней Исуа.

The mafic volcanic sequences contain abundant meta ultramafic rocks, including amphibolites, serpentinites, carbonated peridotites and peridotite. The majority of these are widely accepted to be intrusive in origin, representing ultramafic cumulates. and used as evidence to support the operation of plate tectonics during the formation of the Isua Greenstone Belt. However, this interpretation is contested, and some studies suggest that all peridotites at Isua are cumulates, representing shallow level magma chambers and conduits with the volcanic sequences. Metasedimentary rocks include banded iron formation and detrital quartzite, likely representing a metamorphosed siliciclastic sedimentary rock. Although they do not form part of the supracrustal belt itself, the belt is hosted in and in places intruded by tonalite trondhjemite granodiorite (TTG) orthogneisses. [[File:Timeline pic. jpg|500x400px|thumb|right|Cartoon of the age of various rock types formed during the evolution of the Isua Greenstone Belt. Note that the y axis does not have a scale and vertical placement of the different lithologies has no significance. and non plate tectonic or non uniformitarian models, in which the Isua Greenstone Belt formed in a tectonic regime that was different to the modern day Earth. formed in a subduction zone. Non plate tectonic models generally suggest a heat pipe or mantle plume origin for the belt. Other objections related to the composition of the dykes, which are unlike those found in modern day ophiolites. Despite the disagreement on the presence of a sheeted dyke complex at Isua, alternative lines of evidence have been proposed in support of an ophiolite origin for the belt. These are primarily based on the geochemistry of the volcanic rocks in the belt: tholeiitic amphibolites have been interpreted as metamorphosed island arc tholeiites, and boninite like amphibolites have been interpreted to represent metamorphosed boninites. and the presence of apparently high pressure minerals. rapid eruption of volcanic rocks and the corresponding removal of melt from the mantle below causes downward movement of the lithosphere and burial of mafic rocks. The buried mafic rocks eventually heat up and melt, producing the TTGs associated with the Isua Greenstone Belt.

Метаморфизм

После своего образования пояс Исуа Гринстоун претерпел два крупных метаморфических эпизода. Первый датируется периодом до образования дамб Амералика возрастом менее 3,5 млрд лет. Хотя локально предполагалось наличие условий более высокого давления на основании минералов группы Ti-гумитов в перидотитах, в августе 2016 года исследовательская группа из Австралии представила доказательства того, что пояс Исуа Гринстоун содержит остатки строматолитовых микробных колоний, сформировавшихся около 3,7 миллиардов лет назад. Однако их интерпретация является дискуссионной. Если эти структуры действительно являются строматолитами, то они на 220 миллионов лет старше самых древних ранее известных строматолитов, обнаруженных в формации Дрессер на западе Австралии. Тем не менее, некоторые геологи интерпретируют эти структуры как результат деформации и изменения первоначальной породы. Осадочные слои ISB, содержащие возможные строматолиты, перекрывают вулканические породы возрастом 3,709 миллиарда лет и увенчаны доломитами и полосчатыми железными формациями с цирконами, содержащими торий и уран, возраст которых составляет 3,695 ± 0,4 миллиарда лет. Все слои, включая те, что примыкают к строматолитам, подверглись метаморфизму и деформации после осаждения, при этом температура не превышала 550 °C (1022 °F). Природа ISB как строматолитов остаётся спорной, поскольку подобные структуры могут формироваться и небиологическим путём. Некоторые геологи интерпретируют текстуры над предполагаемыми строматолитами как накопление песка у их боков в процессе их формирования, что указывает на то, что эти особенности возникли в ходе осадочного процесса, а не в результате последующей метаморфической деформации. Однако другие считают, что породы настолько изменены, что любые осадочные интерпретации неуместны. В 2016 году геолог и ареолог Абигейл Олвуд заявила, что открытие строматолитов Исуа повышает вероятность возникновения жизни на других планетах, включая Марс, вскоре после его формирования. Однако в 2018 году она и группа других геологов опубликовали статью, в которой поставили под сомнение происхождение этих структур, интерпретируя их как результат деформации. Таким образом, строматолиты ISB остаются предметом продолжающихся исследований.

Following its formation, the Isua Greenstone belt has undergone two major metamorphic episodes. The first predates the formation of the <3.5 Ga Ameralik dykes Though higher pressure conditions have been suggested locally on the basis of Ti humite group minerals in peridotites,

In August 2016, an Australia based research team presented evidence that the Isua Greenstone Belt contains the remains of stromatolite microbial colonies that formed approximately 3.7 billion years ago. However, their interpretations are controversial. If these structures are stromatolites, they predate the oldest previously known stromatolites, found in the Dresser Formation in western Australia, by 220 million years. However, some geologists interpret the structures as the result of deformation and alteration of the original rock. The ISB sedimentary layers containing the possible stromatolites overlay volcanic rocks that are dated to 3.709 billion years old and are capped by dolomite and banded iron formations with thorium uranium zircons dated to 3.695 ± 0.4 billion years old. All layers, including those bordering the stromatolites, experienced metamorphism and deformation after deposition, and temperatures not exceeding 550 °C (1022 °F). The identity of the ISB features as stromatolites is controversial, because similar features may form through non biological processes. Some geologists interpret the textures above the putative stromatolites as sand accumulation against their sides during their formation, suggesting that the features arose during the sedimentary process, and not through later, metamorphic deformation. However, others suggest that the rocks are so altered that any sedimentary interpretations are inappropriate. In 2016, geologist and areologist Abigail Allwood stated that the discovery of Isua stromatolites makes the emergence of life on other planets, including Mars early after its formation, more probable. However, in 2018, she and a team of additional geologists published a paper that raises significant questions as to the origin of the structures, interpreting them as arising from deformation. Thus, the ISB stromatolites remain a subject of ongoing investigation.